（淮南礦業(yè)集團(tuán)新莊孜礦，安徽 淮南 232072）

大傾角厚煤層綜采工作面旋轉(zhuǎn)開采技術(shù)研究

邵洪杰

（淮南礦業(yè)集團(tuán)新莊孜礦，安徽 淮南 232072）

本文結(jié)合新莊孜礦66211工作面開采實(shí)踐，分析了綜采工作面旋轉(zhuǎn)開采工藝，提出旋轉(zhuǎn)開采期間關(guān)鍵過程控制。實(shí)踐證明，旋轉(zhuǎn)開采實(shí)現(xiàn)工作面連續(xù)推進(jìn)，可以減少搬家次數(shù)，緩解采掘銜接緊張的局面，有利于綜采工作面發(fā)揮高產(chǎn)高效的優(yōu)勢，同時為工作面的設(shè)計提供了新的思路。

大傾角；厚煤層；綜采工作面；旋轉(zhuǎn)開采；過程控制

1 工程背景

66211綜采工作面位于新莊孜礦六六采區(qū)，呈“刀把式”布置，上限標(biāo)高-699m，下限標(biāo)高-810m，短面傾斜長135m，長面傾斜長198m，由南向北回采。該面回采的B11b煤結(jié)構(gòu)復(fù)雜，厚度0.5～5.1m，平均4.3m，煤層傾角28°。工作面直接頂砂質(zhì)泥巖，厚2.5m，直接底為2.6m厚的砂質(zhì)泥巖。工作面采用后退式走向長壁一次采全高綜合機(jī)械化采煤法，全部垮落法管理頂板。受采場布局影響，工作面兩巷呈折線布置，需進(jìn)行旋轉(zhuǎn)開采，旋轉(zhuǎn)角度為31°，如圖1所示。

2 旋采進(jìn)尺比例的確定

66211綜采工作面傾角大，頂板條件差，旋轉(zhuǎn)開采選擇以虛線為中心，多甩采下部的方式進(jìn)行。

為便于及時調(diào)整旋轉(zhuǎn)開采期間的支架狀態(tài)，做到支架不擠、不咬，對旋轉(zhuǎn)回采做到過程控制，需合理確定每個調(diào)斜循環(huán)的割煤刀數(shù)，并確保循環(huán)內(nèi)最大旋轉(zhuǎn)角度不得大于工作面輸送機(jī)設(shè)計允許彎曲的角度。

式中：

B——采煤機(jī)截深，0.8m；

L——工作面斜長，135m；

N——為一個循環(huán)內(nèi)機(jī)頭割煤刀數(shù)；

β——刮板運(yùn)輸機(jī)允許彎曲角度，取3°

計算知：

圖1 66211工作面旋轉(zhuǎn)開采示意圖

即旋轉(zhuǎn)開采期間每循環(huán)進(jìn)尺比例不得超過1:5，循環(huán)內(nèi)機(jī)尾機(jī)頭進(jìn)尺比例越大，調(diào)斜速度越快，工作面輸送機(jī)及支架滑移現(xiàn)象就越嚴(yán)重，導(dǎo)致工作面擴(kuò)幫工作量大，所以循環(huán)內(nèi)刀數(shù)不宜過大。

（1）不同旋采進(jìn)尺比例支架架尾下甩位移量

工作面在扇形調(diào)面過程中，支架每個循環(huán)雖然都沿切線方向前進(jìn)，但是支架本身有6. 9m的長度，所以支架架尾有向下甩動的相對位移。選擇不同的進(jìn)刀比例，根據(jù)相關(guān)公式計算比較推進(jìn)一峒時支架架尾向下甩動的位移。

式中：

N——循環(huán)數(shù)；

L1——推進(jìn)一硐時支架架尾向下甩動的位移；

L——支架架尾旋采前至旋采后向下甩動的總位移；

α——支架從旋轉(zhuǎn)開始至旋轉(zhuǎn)結(jié)束的旋轉(zhuǎn)角度31°；

圖2 順槽擴(kuò)幫量計算圖

r——支架自身長度，6.9m。

圖3 順槽刷擴(kuò)示意圖

式中：

X——機(jī)尾與機(jī)頭進(jìn)刀比例；

L上——風(fēng)巷旋采長度；

L上=0.8N （煤機(jī)截深為0.8m）；L下——順槽旋采長度。

分別取機(jī)尾與機(jī)頭進(jìn)刀比例為1:2、1:3、1:4和1:5時進(jìn)行計算，得出支架架尾向下甩動位移L1分別為0.041m，0.081m，0.124m，0.162m。

（2）不同旋采進(jìn)尺比例順槽拐點(diǎn)處擴(kuò)幫量

旋轉(zhuǎn)開采期間，順槽拐點(diǎn)刷擴(kuò)量如圖2所示。

由圖2知：順槽拐點(diǎn)處擴(kuò)幫量為DO”，則：

式中：

R——旋轉(zhuǎn)半徑；

R越大，順槽拐點(diǎn)處擴(kuò)幫量越大。分別取機(jī)尾與機(jī)頭進(jìn)刀比例為1:2、1:3、1:4和1:5時進(jìn)行計算，計算出運(yùn)輸巷拐點(diǎn)處擴(kuò)幫量分別為5.06m，3.8m，3.24m，3.16m。

由上述分析可知，旋采期間，機(jī)尾機(jī)頭進(jìn)尺比例越大，支架架尾下甩位移越大，旋采過程中易出現(xiàn)擠架、咬架現(xiàn)象，運(yùn)輸機(jī)滑移量難以控制，且支架不垂直于工作面運(yùn)輸機(jī)，在移架、抵車時易損壞機(jī)電設(shè)備；同時，甩采比例大小與順槽旋采拐點(diǎn)的擴(kuò)幫量呈反比關(guān)系，即車頭機(jī)尾的旋轉(zhuǎn)比例越小，下出口的刷幫量越大。

當(dāng)工作面旋采位于A區(qū)域時，工作面處于仰采狀態(tài)，甩采比例過大將會造成工作面仰采角度過大，不利于煤幫頂板的管理；旋采至B區(qū)域時，工作面由仰斜開采逐步轉(zhuǎn)變?yōu)楦┬遍_采，考慮前方大小面對接問題，應(yīng)盡快使工作面甩正，防止運(yùn)輸機(jī)下竄，保證回采方位有利于對接。因此，綜合考慮旋采比例對支架架尾下甩及順槽刷幫量的影響以及上述分析，66211工作面旋采期間，A區(qū)域和B區(qū)域機(jī)尾機(jī)頭進(jìn)尺比例分別定為1:3和1:4。

3 旋采過程技術(shù)管理

66211綜采面旋采期間，通過對順槽刷擴(kuò)、巷道大斷面支護(hù)、出煤系統(tǒng)、支架架型、頂板以及工作面輸送機(jī)防下竄進(jìn)行有效管理控制，實(shí)現(xiàn)了安全高效的目的。

3.1 轉(zhuǎn)載機(jī)過旋采拐點(diǎn)的管理

工作面以旋轉(zhuǎn)中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)過程中，工作面運(yùn)輸機(jī)車頭會以沿著一個弧形軌跡推移，如圖5所示，順槽上幫刷幫范圍和寬度主要依據(jù)工作面旋轉(zhuǎn)軌跡和順槽上幫的位置關(guān)系來確定。旋轉(zhuǎn)軌跡線與順槽上幫沿走向的兩個交點(diǎn)之間的范圍作為順槽上幫刷幫的范圍，同時每3m取一個節(jié)點(diǎn)來確定刷幫的寬度。

順槽上幫超前刷幫管理，不僅利于工作面運(yùn)輸機(jī)車頭與順槽轉(zhuǎn)載機(jī)合理的搭接，也增大了順槽轉(zhuǎn)載機(jī)的轉(zhuǎn)向空間。但順槽上幫刷擴(kuò)后，導(dǎo)致轉(zhuǎn)折點(diǎn)附近巷道斷面過大，難以支護(hù)，在現(xiàn)場主要以加裝木垛和加強(qiáng)挑棚的方式來加強(qiáng)支護(hù)，減少頂板的下沉量。

3.2 順槽運(yùn)煤系統(tǒng)的優(yōu)化

62211工作面旋采過程中，轉(zhuǎn)載機(jī)將按照制定的弧線規(guī)定挪移，但是轉(zhuǎn)載機(jī)受到不可拆分、長度大、轉(zhuǎn)向差等條件限制，現(xiàn)場轉(zhuǎn)向較為困難，不利于安全管理，因此，運(yùn)煤系統(tǒng)需及時進(jìn)行優(yōu)化，避免對生產(chǎn)造成影響。

旋采前，以順槽旋采拐點(diǎn)為界分別安設(shè)了一部皮帶機(jī)，當(dāng)工作面回采距拐點(diǎn)40m時，將拐點(diǎn)以南的皮帶機(jī)拆除，同時將拐點(diǎn)以北的皮帶機(jī)機(jī)尾向前縮短40m，并將轉(zhuǎn)載機(jī)按照旋采軌跡一次性挪至拐點(diǎn)以北，使轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)頭皮帶機(jī)機(jī)尾搭接，然后在轉(zhuǎn)載機(jī)以南鋪設(shè)一部80kW刮板輸送機(jī)，將工作面輸送機(jī)、順槽刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)依次搭接。隨著工作面運(yùn)輸機(jī)的不斷前移，逐步縮短刮板輸送機(jī)機(jī)尾，避免了轉(zhuǎn)載機(jī)不斷轉(zhuǎn)向的局面，利于現(xiàn)場的操作和安全管理。

4主要結(jié)論

66211綜采工作面作為新莊孜礦首個大采厚煤層旋轉(zhuǎn)開采的試點(diǎn)面，旋采期間，66211綜采工作面不停產(chǎn)、連續(xù)生產(chǎn)，保證了工作面的推進(jìn)度和礦井產(chǎn)量，通過積極采取各種措施，有效防控了工作面輸送機(jī)下滑、支架擠、咬等現(xiàn)象。其成功回采為下一階段或水平類似回采工作面積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)，也為工作面設(shè)計提供了新的設(shè)計思路。綜采工作面旋轉(zhuǎn)開采技術(shù)的應(yīng)用，不僅提高了綜采的適應(yīng)能力，同時為實(shí)現(xiàn)礦井的高產(chǎn)高效奠定了良好的基礎(chǔ)。

[1] 王琪，趙明洲． 綜采工作面連續(xù)多次旋轉(zhuǎn)開采技術(shù)及應(yīng)用[J]． 煤炭科學(xué)技術(shù)，2009，37（6）：14-16 ．

[2] 韓菲，薛柏會，謝連銀，朱鳳華． 大傾角綜采工作面旋轉(zhuǎn)開采的理論和實(shí)踐[J]． 江蘇煤炭，2004（2）：17-18．

[3] 屠世浩，郝明奎，謝耀社． 孤島煤柱綜采工作面旋轉(zhuǎn)開采關(guān)鍵技術(shù)[J]． 中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報，2004， 33（5）：520-523．

TD823

：A